1905 年，阿爾伯特·愛因斯坦在他的狹義相對論中表明，空間通過光的宇宙速度極限與時間密切相關(guān)，因此，嚴(yán)格來說，我們生活在一個具有四個時空維度的宇宙中。包括我們在空間的三個維度（南北、東西、上下）和時間的一個維度（過去-未來）。因此，在這種情況下，第五維度將是空間的額外維度。
這樣的維度是物理學(xué)家奧斯卡·克萊因和西奧多·卡魯扎在 20 年代獨(dú)立提出的。他們受到愛因斯坦引力理論的啟發(fā)，該理論表明質(zhì)量扭曲了四維時空。
由于我們無法感知這四個維度，因此我們將存在大質(zhì)量物體（例如行星）的運(yùn)動歸因于這種曲率，而不是歸因于重力“力”。當(dāng)時已知的另一種力（電磁力）能否用額外維度空間的曲率來解釋？
卡魯扎和克萊因發(fā)現(xiàn)它可以。但由于電磁力是引力的 1040 倍，額外維度的曲率必須足夠大，以至于它被卷起來比原子小得多，并且不可能被注意到。當(dāng)像電子這樣的粒子在我們看不見的空間中穿行時，它會繞著第五維度轉(zhuǎn)一圈又一圈，就像輪子里的倉鼠。
但Kaluza 和 Klein 的五維理論因發(fā)現(xiàn)在原子核領(lǐng)域運(yùn)行的兩種更基本的力而受到嚴(yán)重打擊：強(qiáng)核力和弱核力。
但額外維度解釋力的想法在半個世紀(jì)后被“弦理論”的支持者復(fù)活，弦理論認(rèn)為宇宙的基本組成部分不是粒子，而是質(zhì)能的微小“弦”。為了模擬所有四種力，弦在 10 維時空中振動，六個空間維度卷起來遠(yuǎn)小于原子。
弦理論提出了這樣的想法，即我們的宇宙可能是一個漂浮在 10 維時空中的三維島嶼或“膜”。這提出了一種有趣的可能性，可以解釋為什么引力與其他三種基本力相比如此微弱。當(dāng)力被固定在膜上時，引力會泄漏到六個額外的空間維度，極大地稀釋它在膜上的強(qiáng)度。
有一種方法可以擁有更大的第五維，它以我們看不到的方式彎曲，這是物理學(xué)家 Lisa Randall 和 Raman Sundrum 在 1999 年提出的。一個額外的空間維度甚至可以解釋其中一個偉大的宇宙之謎：“暗物質(zhì)”之謎。
2021 年，德國美因茨約翰內(nèi)斯古騰堡大學(xué)的一組物理學(xué)家提出，迄今為止在隱藏的第五維度中傳播的未知粒子的引力可以在我們的四維宇宙中表現(xiàn)為我們目前歸因于暗物質(zhì)的額外引力。
雖然這是一個令人興奮的可能性，但需要說明的是，暗物質(zhì)的候選者并不缺乏，包括被稱為軸子的亞原子粒子、黑洞和來自未來的逆時物質(zhì)！
聯(lián)系客服
